KR101095214B1 - 분할된 전기화학 전지 및 저비용 고순도 하이드라이드 가스생산 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분할된 전기화학 전지내에 산소가 실질적으로 없는 금속 M1의 하이드라이드 가스를 연속적으로 생성시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 불투성 파티션 또는 불투성 파티션과 다공성 격막의 조합이 전기화학 전지를 분할하는데 사용될 수 있다. 분할된 전기화학 전지는 애노드 챔버와 캐소드 챔버를 지니며, 그러한 캐소드 챔버는 금속 M1을 포함하는 캐소드를 지니고, 애노드 챔버는 산소를 생성시킬 수 있는 애노드를 지니며, 전해질 수용액은 분할된 전기화학 전지를 부분적으로 충전시키는 금속 히드록사이드 M2OH를 포함한다. 캐소드 챔버에서 생성된 하이드라이드 가스와 애노드 챔버에서 생성된 산소는 독립된 출구를 통해서 제거된다.

Description

분할된 전기화학 전지 및 저비용 고순도 하이드라이드 가스 생산 방법{DIVIDED ELECTROCHEMICAL CELL AND LOW COST HIGH PURITY HYDRIDE GAS PRODCUTION PROCESS}
본 발명은 전기화학 과정 및 장치 분야에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 IV족 및 V족 휘발성 하이드라이드에 대한 분할된 전기화학 전지 합성 및 생산방법과 함께 산소의 동시 역 생산방법, 및 그러한 합성 방법을 수행하는 반응기에 관한 것이다. 합성 및 반응기는 산소가 실질적으로 없는 고순도 하이드라이드를 더욱 효율적으로 생성하도록 설계된다.
고순도 가스는 반도체 제조 및 도핑에 요구된다. 이러한 가스는 종종 위험한 독성을 지닌다. 시판중인 압축된 가스 실린더는 평방인치당 수천 파운드의 압력으로 가스를 저장하고 있으며 1 내지 10 파운드의 가스를 함유한다. 따라서, 이들 물질의 집중된 생산, 수송 및 저장은 이들 물질을 다루는 자들에게 위험하다.
이러한 위험을 피하기 위해서, 장치는 이들 위험한 가스를 이들이 단지 필요한 경우에만, 예컨대, 반도체 제조 플랜트내의 화학증착 반응기에서, 생성되게 개발하였다. 예를 들어, 더블유. 엠. 에이어스(W. M. Ayers)는 미국특허 제5,158,656호 및 제6,080,297호에서 화학증착 반응기에 도입하기에 적절한 압력에서 휘발성 하이드라이드를 공급하는 전기화학 장치 및 방법을 설명하고 있다. 그러한 공정은 분할된 전기화학 전지에서 희생 애노드(즉, 옥사이드에 부식되는 전극) 및 수산화물-기재 전해질을 사용함으로써 대응하는 금속 캐소드로부터 금속 하이드라이드 가스와 수소 가스를 생성시키고 있다. 그러나, 그러한 공정은 희생 애노드 금속, 예컨대, 몰리브덴 및 텅스텐의 높은 비용으로 인해서 대량 생상에서는 경제적으로 주목 받지 못하고 있다.
포터(Porter)는 미국특허 제4,178,224호에서 산성 전해질중에 용해된 아르제닉 염(arsenic salt)을 산소 발생 애노드와 함께 사용하는 아르신 가스(arsine gas)의 합성을 위한 전기화학 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방법에 의하면, 아르신 농도는 25% 미만으로 제한된다. 포터의 방법에 대한 또 다른 제한은 전기화학 전지의 분할된 애노드와 캐소드 섹션에서의 압력 및 액체 수준의 밸런스에 대한 요구였다. 이는 전기화학 과정으로의 불활성 가스 공급을 요한다.
보우어드(Bouard)는 미국특허 제5,425,857호에서 분할된 전기화학 전지에서 작동하는 아르제닉 염 및 산을 함유하는 전해질을 이용하여 캐소드 챔버에서 아르신 및 수소를 생성시키고 애노드 챔버에서 산소를 생성시키는 전기화학 과정을 개시하고 있다. 이러한 과정은 보조 가스 분리 탱크 및 다수의 펌프의 사용을 요하는 부담이 있다. 또한, 산 및 아스제닉 염의 둘 모두의 동시 계량 및 첨가가 과정을 유지시키는데 요구된다.
미국특허 제5,427,659호 및 제5,474,659호는 산소 형성을 피하는 조건하의 수성 전해질에 의한 하이드라이드 가스의 전기화학 생성방법을 개시하고 있다. 하이드라이드 수율은 요구되는 수율에 비해서 매우 낮다.
따라서, 하이드라이드 가스를 생성시키고 전달하는 효과적인 수단을 제공하기 위한 노력이 계속되고 있지만, 전달된 하이드라이드 가스, 특히, 산소 생성물 스트림이 실질적으로 없는 하이드라이드 가스의 품질 및 양을 개선시키는 것이 본 기술분야에서 여전히 요구되고 있다.
발명의 간단한 요약
본 발명의 첫 번째 구체예는, (a) 일부 또는 전부가 금속 M2를 포함하는 관형 하우징(tubular housing); (b) 전기 절연 바닥부; (c) 캐소드 가스 유출구, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 전기 절연 상부 리드(lid); (d) 분할된 전기화학 전지를 캐소드 챔버와 애노드 챔버로 분할하며 애노드 회로와 캐소드 회로로부터 전기적으로 절연되어 있는 분할기(divider); (e) 금속 M1 의 고형 로드(rod)와 금속 M1 과립의 고정 층(bed)으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함하는 캐소드 챔버; (f) 금속 M2를 포함하는 관형 하우징의 일부 또는 전부인 애노드, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 애노드 챔버를 포함한 분할된 전기화학 전지;
금속 히드록사이드 M3OH를 포함하며, 캐소드 챔버와 애노드 챔버를 부분적으로 충전하는 전해질 수용액;
캐소드 가스 유출구와 연결된 첫 번째 제어 밸브;
애노드 가스 유출구와 연결된 두 번째 제어 밸브; 및
물 유입구와 연결된 세 번째 제어 밸브를 포함하며,
캐소드 및 애노드가 전해질 수용액에 부분적으로 또는 전체적으로 침지되는, 금속 M1 의 하이드라이드 가스를 생성시키는 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예는 (a) 일부 또는 전부가 금속 M2를 포함하는 관형 하우징(tubular housing); (b) 전기 절연 바닥부; (c) 캐소드 가스 유출구, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 전기 절연 상부 리드(lid); (d) 분할된 전기화학 전지를 캐소드 챔버와 애노드 챔버로 분할하며 애노드 회로와 캐소드 회로로부터 전기적으로 절연되어 있는 분할기; (e) 금속 M1 의 고형 로드(rod)와 금속 M1 과립의 고정 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함하는 캐소드 챔버; (f) 금속 M2를 포함하는 관형 하우징의 일부 또는 전부인 애노드, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 애노드 챔버를 포함한 분할된 전기화학 전지에서 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법으로서,
캐소드 챔버와 애노드 챔버에 금속 히드록사이드 M3OH를 포함한 전해질 액체 수용액을 제공하는데, 캐소드와 애노드가 부분적으로 또는 전체적으로 전해질 수용액에 침지되게 제공하는 단계;
전력을 분할된 전기화학 전지에 공급하는 단계;
캐소드 가스 유출구 및 애노드 가스 유출구에 연결된 제어 밸브를 사용함으로써 차압(differential pressure) ΔP=Pc-Pa(여기서, Pc는 캐소드 챔버에서의 압력이고 Pa는 애노드 챔버에서의 압력이다)를 조절하는 단계;
차압 ΔP을 증가시키는 단계;
하이드라이드 가스로서 캐소드 가스 유출구를 통해서 캐소드 챔버에서 생성 된 가스를 방출시키는 단계;
애노드 가스 유출구를 통해서 애노드 챔버에서 생성된 가스를 방출시키는 단계; 및
제어 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 구체예는,
(a) 일부 또는 전부가 금속 니켈을 포함하는 관형 하우징(tubular housing); (b) 전기 절연 바닥부; (c) 캐소드 가스 유출구, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 전기 절연 상부 리드(lid); (d) 분할된 전기화학 전지를 캐소드 챔버와 애노드 챔버로 분할하며 애노드 회로와 캐소드 회로로부터 전기적으로 절연되어 있는 분할기; (e) 고형 로드(rod) As와 금속 As 과립의 고정 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함하는 캐소드 챔버; (f) 금속 니켈을 포함하는 관형 하우징의 일부 또는 전부인 애노드, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 애노드 챔버를 포함한 분할된 전기화학 전지;
금속 히드록사이드 M3OH를 포함하는, 캐소드 챔버와 애노드 챔버를 부분적으로 충전하는 전해질 수용액;
캐소드 가스 유출구와 연결된 첫 번째 제어 밸브;
애노드 가스 유출구와 연결된 두 번째 제어 밸브; 및
물 유입구와 연결된 세 번째 제어 밸브를 포함하며,
캐소드 및 애노드가 전해질 수용액에 부분적으로 또는 전체적으로 침지되는, 비소 금속의 하이드라이드 가스를 생성시키는 장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 구체예는,
(a) 일부 또는 전부가 금속 니켈을 포함하는 관형 하우징(tubular housing); (b) 전기 절연 바닥부; (c) 캐소드 가스 유출구, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 전기 절연 상부 리드(lid); (d) 분할된 전기화학 전지를 캐소드 챔버와 애노드 챔버로 분할하며 애노드 회로와 캐소드 회로로부터 전기적으로 절연되어 있는 분할기; (e) 고형 로드(rod) As와 금속 As 과립의 고정 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함하는 캐소드 챔버; (f) 금속 니켈을 포함하는 관형 하우징의 일부 또는 전부인 애노드, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 애노드 챔버를 포함한 분할된 전기화학 전지에서 비소 금속의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법으로서,
캐소드 챔버와 애노드 챔버에 금속 히드록사이드 M3OH를 포함한 전해질 액체 수용액을 제공하는데, 캐소드와 애노드가 부분적으로 또는 전체적으로 전해질 수용액에 침지되게 제공하는 단계;
전력을 분할된 전기화학 전지에 공급하는 단계;
캐소드 가스 유출구 및 애노드 가스 유출구에 연결된 제어 밸브를 사용함으로써 차압(differential pressure) ΔP=Pc-Pa(여기서, Pc는 캐소드 챔버에서의 압력이고 Pa는 애노드 챔버에서의 압력이다)를 조절하는 단계;
차압 ΔP을 증가시키는 단계;
하이드라이드 가스로서 캐소드 가스 유출구를 통해서 캐소드 챔버에서 생성된 가스를 방출시키는 단계;
애노드 가스 유출구를 통해서 애노드 챔버에서 생성된 가스를 방출시키는 단계; 및
제어 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하며, 비소 금속의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법을 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 구체예는,
(a) 금속 M2를 부분적으로 또는 전체적으로 포함하는 U-자형 관형 하우징(tubular housing)으로서, 한 쪽이 캐소드 챔버를 형성하고, 다른 쪽이 애노드 챔버를 형성하며, 바닥부는 캐소드 챔버와 애노드 챔버를 연결하면서 캐소드 가스가 애노드 가스와 혼합되지 않게 하는 전기 절연체를 포함하도록 구성된 U-자형 관형 하우징; (b) 금속 M1의 고형 로드와 금속 M1 과립의 고정 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함한 전기 절연 상부 립을 포함하는 캐소드 챔버; (c) 금속 M2를 포함한 U-자형 관형 하우징의 다른 쪽인 애노드, 및 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함한 전기 절연 상부 립을 포함하는 애노드 챔버를 포함하는 분할된 전기화학 전지;
금속 히드록사이드 M3OH를 포함하며, 캐소드 챔버와 애노드 챔버를 부분적으로 충전하는 전해질 수용액;
캐소드 가스 유출구와 연결된 첫 번째 제어 밸브;
애노드 가스 유출구와 연결된 두 번째 제어 밸브; 및
물 유입구와 연결된 세 번째 제어 밸브를 포함하며,
캐소드 및 애노드가 전해질 수용액에 침지되는, 비소 금속의 하이드라이드 가스를 생성시키는 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예는,
(a) 금속 M2를 부분적으로 또는 전체적으로 포함하는 U-자형 관형 하우징(tubular housing)으로서, 한 쪽이 캐소드 챔버를 형성하고, 다른 쪽이 애노드 챔버를 형성하며, 바닥부는 캐소드 챔버와 애노드 챔버를 연결하면서 캐소드 가스가 애노드 가스와 혼합되지 않게 하는 전기 절연체를 포함하도록 구성된 U-자형 관형 하우징; (b) 금속 M1의 고형 로드와 금속 M1 과립의 고정 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함한 전기 절연 상부 립을 포함하는 캐소드 챔버; (c) 금속 M2를 포함한 U-자형 관형 하우징의 다른 쪽인 애노드, 및 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함한 전기 절연 상부 립을 포함하는 애노드 챔버를 포함하는 분할된 전기화학 전지에서 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법으로서,
캐소드 챔버와 애노드 챔버에 금속 히드록사이드 M3OH를 포함한 전해질 액체 수용액을 제공하는데, 캐소드와 애노드가 부분적으로 또는 전체적으로 전해질 수용 액에 침지되게 제공하는 단계;
전력을 분할된 전기화학 전지에 공급하는 단계;
캐소드 가스 유출구 및 애노드 가스 유출구에 연결된 제어 밸브를 사용함으로써 차압(differential pressure) ΔP=Pc-Pa(여기서, Pc는 캐소드 챔버에서의 압력이고 Pa는 애노드 챔버에서의 압력이다)를 조절하는 단계;
차압 ΔP을 증가시키는 단계;
하이드라이드 가스로서 캐소드 가스 유출구를 통해서 캐소드 챔버에서 생성된 가스를 방출시키는 단계;
애노드 가스 유출구를 통해서 애노드 챔버에서 생성된 가스를 방출시키는 단계; 및
제어 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법을 제공한다.
상기 구체예에서, M1은 Sb, As, Ge, Pb, Cd 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 또는 금속 합금이고; M2는 니켈, 구리, 스테인레스 스틸, 및 알루미늄 및 이들의 조합물을 포함한 애노드 산소 생성에 적합한 금속 또는 금속 합금이고; M3은 알칼리 및 알칼리토금속으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 전해질 수용액중의 M3OH는 약 2중량% 내지 약 45중량%의 범위이고; 또한 M3OH는 NaOH, KOH, LiOH, CsOH, NH4OH 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한, 분할된 전기화학 전지는 약 100 내지 약 15,000 A/m2의 전류 밀도 범위 또는 약 2 내지 약 15볼트의 일정한 전압 V 범위; 약 15℃ 내지 약 100℃의 온도 범위; 약 50,000 내지 약 500,000 Pa의 Pc 및 Pa 범위; 및 약 1 내지 약 10,000 Pa의 ΔP 범위에서 작동하며; 물이 애노드 챔버에 연속적으로 또는 배치 방식으로 첨가된다.
분할기는 전해질 수용액내로 부분적으로 연장되어 애노드 가스가 캐소드 가스와 혼합되는 것을 방지하는 고형의 불투성 파티션이다.
대안적으로, 분할기는 고형의 불투성 파티션과 다공성 투과성 격막(diaphragm)의 조합이며, 여기서 다공성 투과 격막중의 기공 크기는 애노드 챔버와 캐소드 챔버에서 생성된 가스 기포보다 작아서 가스 기포의 혼합을 방지하며; 분할기는 전해질 수용액내로 부분적으로 또는 전체적으로 연장되어 애노드 가스가 캐소드 가스와 혼합되는 것을 방지한다.
상기 구체예는 추가로 냉각 유체를 순환시키기 위한 유입구와 유출구를 포함한 분할된 전기화학 전지의 관형 하우징을 덮고 있는 열교환 재킷을 포함하여 분할된 전기화학 전지의 온도를 조절한다.
본 발명은 전자 및 태양전지 재료의 제조에 사용하기 위한, 산소가 실질적으로 없는 고품질 저비용 하이드라이드 가스를 연속적으로 제조하는 장치 및 방법을 개시하고 있다.
현재 하이드라이드 가스는 벌크 고압 실리더(bulk high pressure cylinder)에 충전되거나 고형 지지체 상에 흡착된다. 하이드라이드 가스는 매우 독성이며, 벌크로 이를 저장하는 대안은 전기화학 생산에 의해서 하이드라이드 가스를 동일반응계내에서 생산하는 것이다. 본 발명은 하이드라이드 가스의 실시간 재고를 어떠한 벌크 저장 시스템에서 소량의 분획으로 존재하게 감소시킨다. 또한, 하이드라이드 가스를 사용함으로써 설비에서 예상치 않은 안전 문제가 유발되는 경우에는, 분할된 전기화학 전지로부터 하이드라이드 생산이 전류를 차단함으로써 즉각적으로 중단될 수 있다. 금속 캐소드가 미리 구비된 분할된 전기화학 전지가 (전지내에 하이드라이드 가스 없이) 운반되고 하이드라이드 가스 누출에 대한 우려 없이 현장 작동을 위한 위치에서 보관될 수 있다.
또한, 아르신의 현행 제조 과정에서, 아연 아르제나이드는 황산과 반응하여 미정제 아르신 가스 스트림 및 아르제닉으로 오염된 아연 설페이트의 잔류 고형 폐스트림을 생성시킨다. 이러한 폐스트림은 특수 유해 폐기물 매립 처리로 처리되어야 한다. 이는 최소량의 고형 폐기물이 생성되는 본 발명를 이용하면 피하게 되는 경제적/환경적 페널티가 있다. 전해질은 보충수(make-up water) 단독의 첨가에 의해서 기본적으로는 안정하며 재사용될 수 있다.
현행 아연 아르제니드 제조 과정은 황 불순물을 함유하는 미정제 가스를 생성시킨다. 이들은 제거되어야 한다. 본 발명은 이들 불순물을 피한다. 그러나, 새로운 본 발명의 과정은 아르신 가스의 산소 오염을 피하도록 하는 방법으로 작동되어야 한다.
대응하는 금속 캐소드로부터의 하이드라이드의 전기화학적 생산방법이 개발되었다. 이러한 공정에서, 애노드는 희생 금속, 예컨대, 고가이며 염 폐기물을 생성시키는 몰리브덴, 카드뮴, 또는 텅스텐이다. 본 발명에서, 단지 물과 금속 캐소드가 소모되며 고가의 희생 애노드는 피하고 있다. 본 발명의 공정에서의 전체 화학 과정은 다음과 같으며, 여기서, CE(0 내지 1)는 전기화학 과정의 아르신 전류 효율이다. 본 발명의 과정을 위한 전형적인 값은 CE=0.80 내지 0.95이다.
Figure 112008086998518-pat00001
장치는 분할된 전기화학 전지를 포함하며, 그러한 전기화학 전지에서 고형 아르제닉 로드가 캐소드로서 작용하며, 니켈 튜브가 애노드로서 작용한다. 전해질은 어떠한 수성 히드록사이드 염, 예를 들어, 20 내지 25% 수산화나트륨 수용액이다.
전기화학 전지는 애노드 챔버와 캐소드 챔버로 분할되어서 산소 및 아르신 가스가 혼합되지 않게 한다. 그러한 가스들은 이들 각각의 챔버의 가스 상으로 독립적인 유출수를 통해서 배출된다. 전기화학 전지를 분할하고 가스 혼합을 억제하는 두 가지 옵션이 존재한다. 한 가지 옵션은 고형 파티션을 사용하고 다른 옵션은 다공성 격막과 조합된 고형 파티션을 사용한다.
임의의 실린더 분할 전기화학 전지 설계는 공정이 대기압 보다 높은 압력에서 효율적으로 작동되게 하여 물과 같은 불순물의 제거 및 하이드라이드 가스를 처리하는 보조 장치에 대한 공급을 촉진한다. 작동 방법은 금속 하이드라이드 가스 와 산소가 혼합되지 않게 액체 수준을 유지시키는 단계; 캐소드 챔버로부터의 하이드라이드 가스 및 애노드 챔버로부터 산소를 연속적으로 제거하는 단계; 소모되는 물을 연속적으로 보충하는 단계; 물 봉입(hydraulic seal)이 유지되게 액체 수준을 제어하는 단계; 용기가 과압되지 않게 분할된 전기화학 전지에 공급된 전류를 제어하는 단계; 산소가 실질적으로 없도록 하이드라이드 스트림 순도를 제어하는 단계를 포함한다.
도 1 내지 도 6은 별도의 애노드 챔버와 캐소드 챔버를 지닌 분할된 전기화학 전지 디자인의 변화를 예시하고 있다. 이하의 설명은 도 1 내지 도 6에 사용된 주요 부호설명이다.
20 = 애노드 또는 캐소드 회로로부터 전기적으로 절연되며 애노드 챔버 및 캐소드 챔버를 분리하는 고형 파티션으로서, 절연 물질, 예컨대, 고밀도 폴리에틸렌 또는 애노드 회로와 캐소드 회로로부터 절연된 금속, 예컨대, 스테인레스 스틸로 제조될 수 있는 고형 파티션(soild partition).
21 = 전기 비전도성의 투과성 격막.
22 = 분할된 전기화학 전지 재킷으로부터의 냉각 유체 유출구.
23 = 분할된 전기화학 전지 재킷으로의 냉각 유체 유입구.
24 = 애노드 및 캐소드 가스를 위한 개구를 지니며 애노드 및 캐소드 회로로부터 전기적으로 절연된 고형 리드(lid).
25 = 캐소드 챔버.
26 = 애노드 챔버.
27 = 열전달 재킷(전기적 비-전도성 유체).
28 = 분할된 전기화학 전지의 바닥부로부터 산소의 형성을 억제하는 분할된 전기화학 전지의 바닥부상의 전기 절연체.
29 = 애노드 챔버와 캐소드 챔버를 연결하며 애노드 챔버와 캐소드 챔버로부터 전기적으로 절연되는 액체 도관 바닥부.
30 = 아르제닉 전극, 고형 로드 또는 과립 물질의 고정 층.
31 = 전형적으로 니켈로 구성되는 애노드로서 작용하는 분할된 전기화학 전지 하우징.
33 = 아르제닉 층과 전기 접촉되게 하는 금속 로드.
40 = 캐소드 챔버로부터의 캐소드 가스 유출구.
41 = 애노드 챔버로부터의 애노드 가스 유출구.
42 = 차압 변환기/제어기.
43 = 고압 변환기/스위치.
44 = 전력 공급원.
45 = 물 공급 유입구.
50 = 전력 공급원에 대한 고압 알람 신호.
51 = 전력 공급원에 대한 차압 제어 신호.
52 = 애노드 파워 커넥션(anode power connection).
53 = 캐소드 파워 커넥션.
54 = 고압 입력부.
55 = 캐소드 챔버로부터의 차압 입력부.
56 = 애노드 챔버로부터의 차압 입력부.
57 = 캐소드 가스 제어 밸브에 대한 제어 신호.
58 = 물 제어 밸브에 대한 제어 신호.
59 = 애노드 가스 제어 밸브에 대한 제어 신호.
80 = 캐소드 가스 제어/계량 밸브.
81 = 애노드 가스 제어/계량 밸브.
82 = 물 제어/계량 밸브.
도 1 및 도 2는 U-자형의 관형 하우징 형태로 설계된 분할된 전기화학 전지를 나타내고 있으며, 그러한 전기화학 전지에서, 전기적으로 절연된 도관 바닥부(29)는 애노드 챔버(26)와 캐소드 챔버(25)를 연결하고 있다. 도관은 충분히 낮게 위치하여 애노드 챔버와 캐소드 챔버에서 발생된 가스가 혼합되지 않고 구분되어 부양력을 통해서 이들 각각의 챔버의 가스 "헤드-스페이스(head-space)" 영역(챔버(26) 및 챔버(25)의 상부)으로 상승하게 한다. 가스는 가스 유출구(40) 및 유출구(41)을 통해서 이들의 "헤드-스페이스" 영역으로부터 배출된다. 보충수(make-up water)는 유입구(45)를 통해서 연속적으로 또는 배치식으로 첨가될 수 있다. 애노드 챔버와 캐소드 챔버 사이의 연속적인 액체 소통은 챔버들 사이에 이온이 흐르게 하기 위해서 요구되지만, 이러한 소통이 가능하게 하는 개구는 산소와 아르신의 상승 기포가 재조합하지 않도록 제공되어야 한다.
도 3 내지 도 6에서, 애노드 챔버 및 캐소드 챔버는 "튜브-인-튜브(tube-in-tube)" 형태로 배열되고, 여기서, 애노드 챔버는 중심 관형 캐소드 챔버 주위의 환상의 기하구조이다. 특정의 배치가 상이한 크기의 분할된 전기화학 전지를 위한 재료 이용성 또는 제조 선호도에 의해서 결정된다.
도 3 및 도 4는 고형 파티션으로 설계된 "튜브-인-튜브" 구조를 지닌 분할된 전기화학 전지를 나타내며: 고형의 불투성 파티션(20)이 전기화학 전지를 애노드 챔버(26)와 캐소드 챔버(25)로 분할한다. 파티션(20)은 수성 전해질내로 충분히 연장되어 애노드 챔버와 캐소드 챔버에서 발생된 가스가 혼합되지 않고 부양력을 통해서 이들 각각의 챔버의 가스 "헤드-스페이스(head-space)" 영역(챔버(26) 및 챔버(25)의 상부)내로 상승하게 한다. 가스는 가스 유출구(40) 및 유출구(41)를 통해서 이들의 "헤드-스페이스" 영역으로부터 배출된다. 보충수는 유입구(45)를 통해서 연속적으로 또는 배치식으로 첨가될 수 있다. 애노드 챔버와 캐소드 챔버 사이의 연속적인 액체 소통은 챔버들 사이에 이온이 흐르게 하기 위해서 요구되지만, 이러한 소통이 가능하게 하는 개구는 산소와 아르신의 상승 기포가 재조합하지 않도록 제공되어야 한다.
도 5 및 도 6은 조합된 고형 파티션(20)과 다공성/투과성 격막(21)으로 설계된 "튜브-인-튜브" 구조를 지닌 분할된 전기화학 전지를 도시하고 있으며: 조합된 파티션(20) 및 격막(21)은 전기화학 전지를 애노드 챔버(26)과 캐소드 챔버(25)로 분할한다. 파티션(20)은 수성 전해질내로 연장되어 있으며, 여기서, 그러한 파티션은 다공성/액체 투과성 격막(21)에 접해있다. 격막내의 홀(hole)은 산소 및 아르신 가스 기포가 격막을 통과할 수 없게 충분히 작다. 이러한 격막은 분할된 전기화학전지의 바닥부까지 연속되어 격막내의 홀을 통해서 애노드 챔버와 캐소드 챔버 사이에 액체만이 소통되게 한다. 애노드와 캐소드에서 발생되는 가스는 혼합되지 않고 부양력을 통해서 이들 각각의 챔버의 가스 "헤드-스페이스" 영역(챔버(26)과 챔버(25)의 상부)으로 상승한다. 가스는 가스 유출구(40) 및 유출구(41)을 통해서 이들 "헤드-스페이스" 영역으로부터 배출된다. 보충수는 유입구(45)를 통해서 연속적으로 또는 배치식으로 첨가될 수 있다. 애노드 챔버와 캐소드 챔버(25 및 26) 사이의 격막(21)을 통한 연속적인 액체 소통은 챔버들 사이에 이온이 흐르게 하기 위해서 요구된다. 도 3에서, 고형 파티션(20)은 액체는 흐르게 하지만 가스 기포의 통과는 억제하는 "튜브-인-튜브" 디자인의 다공성 격막(21)에 의해서 부분적으로 대체된다.
공정 제어를 위한 다수의 형태가 가능하다.
1. 차압 변환기/제어기(42)는 애노드 챔버와 캐소드 챔버(55 및 56) 로부터의 차압 입력 신호들 사이에 측정된 특정의 프로그래밍된 차압 설정점이 도달되는 경우의 제어 신호(51)를 이용함으로써 파워 서플라이(44)로부터 전류를 차단하도록 프로그래밍될 수 있다.
2. 압력 입력부(54)로부터 고압 변환기/제어기(43)까지 측정된 전체 압력이 프로그래밍된 압력을 초과하는 경우에 비상 차단이 또한 가능하다. 변환기/제어기(43)로부터의 신호는 제어 신호(50)을 통해서 파워 서플라이(44)에 전달되어 파워를 차단한다.
3. 애노드 챔버(55)와 캐소드 챔버(56) 사이의 차압이 제어 설정점을 초과하 는 경우 대안적인 제어 설계가 캐소드 및/또는 애노드 제어 밸브(80 및 81)를 제어한다.
분할된 전기화학 전지의 온도 제어는, 유출구(22)를 통해서 재킷으로부터 배출되는, 유입구(23)을 통한 냉각 유체(전기적 비-전도선 유체)의 통상적인 공급원을 사용함으로써 분할된 전기화학 전지 둘레의 재킷(27)을 통해서 달성될 수 있다.
"튜브-인-튜브" 구조를 지닌 분할된 전기화학 전지(도 3 내지 도 6에 도시됨)의 경우에, 애노드(31)가 분할된 전기화학 전지 하우징(31)의 일부인 때에 특히 유리하다. 수성 알칼리 히드록사이드 전해질이 사용되는 경우, 니켈이 분할된 전기화학 전지 하우징(31)을 위한 구성에 허용되는 물질이다. 플라스틱, 예컨대, 고밀도 폴리에틸렌과 얇은 니켈 전극의 복합 분할된 전기화학 전지가 또한 허용 가능하다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하기 위해서 제공되는 것이며 이로써 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
분할된 전기화학 전지를 도 1에 따라서 "U-자형의 튜브 형태로 구성시켰다. 수직 애노드 챔버(26)는 24.5mm ID 니켈 튜브로 구성되며, 수직 캐소드 챔버(25)는 24.5mm ID 316 스테인레스 스틸 튜브로 구성되었다. 두 챔버는 24.5mm ID 테플론 튜브를 통해서 바닥부에서 연결되었다. 캐소드는 21mm 직경, 486mm 길이 및 940g 중량의 99% 순도 아스제닉 로드였다. 이는 스테인레스 스틸 튜브내에 정위되며, 플라스틱 스페이서에 의해서 아르제닉 로드가 스테인레스 스틸 하우징과 접촉되지 않게 한다. 애노드 챔버와 캐소드 챔버는 25중량% KOH 수용액 250ml로 충전되었다. 분할된 전기화학 전지는 재킷 냉각되지 않았으며, 주변 외부 냉각이 팬에 의해서 수행되었다. 애노드 챔버가 대기중으로 통기되고 애노드에서 생성된 산소가 질소 퍼지 가스(nitrogen purge gas)와 배합되었다.
분할된 전기화학 전지는 3.0 암페어의 전류 A에서, 또는 8,700 A/m2의 전류밀도로 작동되며, 분할된 전기화학 전지 전압은 10 내지 12 볼트 사이에서 변동되었다. 전류 밀도는 습식(KOH 수용액에 침지됨) 애노드 기하표면적으로 나눈 애노드에서의 전체 전류로서 정의된다. 캐소드 챔버와 애노드 챔버 사이의 차압은 캐소드 챔버상의 제어 밸브에 의해서 250 내지 1,000Pa 사이로 유지되었다. 1,000Pa의 차압 초과에서, 차압이 250Pa에 도달될 때까지, 캐소드 가스가 분할된 전기화학 전지로부터 가스 분석기 및 수집 챔버로 방출되고, 그 시점에서 제어 밸브가 폐쇄되었다. 이러한 효과는 분할된 전기화학 전지내의 액체 수준이 일정한 전류 작동 동안 변동되게 하였다. 가스 조성은 기본적으로 82% 내지 86%(몰%) 아르신과 수소로 이루어진 나머지(make-up) 18% 내지 14%로 구성되었다. 분할된 전기화학 전지 온도는 58℃ 내지 70℃ 사이로 유지되었다.
결과는 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10에 예시되어 있다.
도 7은 AsH3/O2 분할된 전기화학 전지를 위한 전형적인 작동 곡선을 도시하고 있다. 애노드 및 캐소드 가스가 사중극자 질량 분석계(quadrapole-mass-spectrometer: QMS)로 분석되는 점들을 나타내고 있다. 결과가 도 9 및 도 10에 도시되어 있다.
도 8은 분석기내의 잔류 종을 나타내는 헬륨중의 배경 사중극자 질량 스펙트럼을 나타내고 있다.
도 9는 미량의 수소를 함유한 기본적으로는 순수한 아르신를 나타내는 캐소드 가스의 사중극자 질량 스펙트럼을 도시하고 있다. 잔류 산소가 도 8에서의 배경과 동일한 수준임을 주지해야 한다. 그 결과, 캐소드 챔버에서 생성된 아스제닉 가스는 애노드 챔버내에서 생성된 산소 가스와 혼합되지 않는다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 고형 파티션에 의해서 애노드 챔버와 캐소드 챔버로 분할된 전기화학 전지로부터 생성된 아르신은 실질적으로 산소가 없다.
도 10은 기본적으로 순수한 산소를 나타내는 질소로 희석된 애노드 가스의 사중극자 질량 스펙트럼을 도시하고 있다.
실시예 2
본 실시예에서, 분할된 전기화학 전지는 정확히 실시예 1에서와 같이 작동되지만, 아르제닉 로드는 평균 입자 크기 3mm인 99% 순도의 아르제닉 과립의 고정 층으로 대체되었다. 아르제닉 과립 층은 두께가 1"이며 스테인레스 스틸 관형 하우징과 전기 접촉되었다. 파워 서플라이로부터의 네거티브 전극이 스테인레스 스틸 캐소드 하우징의 외벽에 결합되었고, 아르제닉 층에 전기 접속되었다. 아르신 가스 는 약 85%이었으며 나머지는 수소로 구성되며 산소가 <100ppm으로 실질적으로 없었다.
실시예 3
본 실시예에서, 분할된 전기화학 전지는 정확히 실시예 1에서와 같이 작동되었지만, 32g의 아르신 샘플이 수집되었으며, 가스 크로마토그래피를 통해서 분석되었고, 그 결과가 표 1에 요약되어 있다. 산소 수준은 14.1ppm으로 유지되었다. 수소와 배경 질소 외에 중요한 불순물, 특히 게르만(germane) 및 포스핀은 관찰되지 않았다.
표 1
화학종 명칭 양
AsH3 아르신 >90%
H2 수소 24514 ppmv
CO2 이산화탄소 2.32 ppmv
CO 일산화탄소 <30 ppbv
C2H6 & CH4 에탄 & 메탄 20 ppbv
GeH4 게르만 <30 ppbv
N2 질소 4544 ppmv
O2 산소 14.1 ppmv
PH3 포스핀 30 ppbv
SiH4 실란 <30 ppbv
C2H4 에텐 <30 ppbv
실시예 4
분할된 전기화학 전지를 도 5에 따라서 제조하였다. 분할된 전기화학 전지(31)의 외벽-하우징은 내경 152mm의 니켈-200(Nickel-200)으로 구성되었다. 이는 외부 애노드 챔버(26)을 형성시켰다. 내부 격막(21)은 내경이 76mm이며, 평균 기공 크기 0.100mm의 다공성 폴리에틸렌으로 구성되었다. 캐소드 챔버(25)내의 아르제닉 로드(30)는 직경이 약 51mm이고, 길이가 305mm이며 중량이 3,000g이고, 순도가 99%였다. 애노드와 캐소드 챔버(26 및 25)를 분리하는 고형 파티션(20)은 분할된 전기화학 전지(24)의 리드와 일체를 이루며 스테인레스 스틸로 제조되었다. 리드(24)와 파티션(20)은 테플론 개스킷(Teflon gasket)을 사용함으로써 애노드와 캐소드 전극 둘 모두로부터 전기적으로 절연되었다. 전체 분할된 전기화학 전지 높이는 약 610mm였으며, 25% 수산화칼륨 8개 리더(leader)로 충전되었다.
분할된 전기화학 전지중의 온도는 외부 냉각 재킷(27)을 사용함으로써 20 내지 25℃로 조절되었다. 30암페어의 일정한 전류 또는 610 A/m2의 전류 밀도가 분할된 전기화학 전지에 가해지고, 애노드 챔버와 캐소드 챔버(26 및 25) 사이의 차압이 애노드 가스 밸브(81)를 사용함으로써 ±50Pa 사이로 유지되었다.
애노드 가스의 가스 조성이 질량 분광법 및 가스 크로마토그래피에 의해서 연속적으로 모니터링되었다. 미량의 가스 분석이 아르신 가스에 대해서 수행되었으며, 전체 가스 조성이 표 2에 기재되어 있다. 캐소드 가스 조성은 안정하였으며, 주요 가스종은 95 내지 97%의 아르신이고, 나머지는 수소이다.
표 2
화학종 명칭 양
AsH3 아르신 95-97%
H2 수소 5-3%
CO2 이산화탄소 <10 ppbv
CO 일산화탄소 <10 ppbv
C2H6 & CH4 에탄 & 메탄 <10 ppbv
GeH4 게르만 <10 ppbv
N2 질소 24 ppmv
O2 산소 105 ppbv
PH3 포스핀 <10 ppbv
SiH4 실란 <10 ppbv
C2H4 에텐 <10 ppbv
도 5에서 설계된 바와 같이 다공성 격막와 조합된 고형 파티션을 사용함으로써 애노드 챔버와 캐소드 챔버로 분할된 전기화학 전지로부터 생성된 아르신은 산소가 실질적으로 없다.
상기 실시예 및 바람직한 구체예의 설명은 예시를 위한 것이며, 청구범위에 정의된 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 상기된 특징들의 다양한 변화 및 조합이 청구범위에 기재된 본 발명을 벗어나지 않으면서 이용될 수 있다. 그러한 변화는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나는 것으로 여겨져서는 않되며, 그러한 모든 변화는 첨부된 청구항의 범위내에 포함되는 것으로 여겨진다.
도 1은 "U-자" 형태의 분할된 전기화학 전지로서, 캐소드가 하이드라이드 금속으로 제조된 고형의 금속 로드로 구성되는 분할된 전기화학 전지를 도시하고 있다.
도 2는 "U-자" 형태의 분할된 전기화학 전지로서, 캐소드가 하이드라이드 금속으로 제조된 금속 과립의 고정 층으로 구성되는 분할된 전기화학 전지를 도시하고 있다.
도 3은 "튜브-인-튜브" 형태의 분할된 전기화학 전지로서, 고형의 파티션이 전기화학 전지를 분할하고 있으며, 캐소드가 하이드라이드 금속으로 제조된 고형의 금속 로드로 구성되는 분할된 전기화학 전지를 도시하고 있다.
도 4는 "튜브-인-튜브" 형태의 분할된 전기화학 전지로서, 고형의 파티션이 전기화학 전지를 분할하고 있으며, 캐소드가 하이드라이드 금속으로 제조된 금속 과립의 고정 층으로 구성되는 분할된 전기화학 전지를 도시하고 있다.
도 5는 "튜브-인-튜브" 형태의 분할된 전기화학 전지로서, 다공성 격막과 접한 고형의 파티션이 전기화학 전지를 분할하고 있으며, 캐소드가 하이드라이드 금속으로 제조된 고형의 금속 로드로 구성되는 분할된 전기화학 전지를 도시하고 있다.
도 6은 "튜브-인-튜브" 형태의 분할된 전기화학 전지로서, 다공성 격막과 접한 고형의 파티션이 전기화학 전지를 분할하고 있으며, 캐소드가 하이드라이드 금속으로 제조된 금속 과립의 고정 층으로 구성되는 분할된 전기화학 전지를 도시하 고 있다.
도 7은 AsH3/O2 분할된 전기화학 전지에 대한 전형적인 작동 곡선을 도시하고 있다.
도 8은 분석기에서 잔류 화학종을 나타내고 있는 헬륨중의 배경 사중극자-질량-스펙트럼을 도시하고 있다.
도 9는 캐소드 가스의 사중극자 질량 스펙트럼을 도시하고 있다.
도 10은 질소로 희석된 애노드 가스의 사중극자 질량 스펙트럼을 도시하고 있다.

Claims (29)

  1. 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 장치로서,
    (a) 일부 또는 전부가 금속 M2를 포함하는 관형 하우징(tubular housing); (b) 전기 절연 바닥부; (c) 캐소드(cathode) 가스 유출구, 애노드(anode) 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 전기 절연 상부 리드(lid); (d) 분할된 전기화학 전지를 캐소드 챔버와 애노드 챔버로 분할하며 애노드 회로와 캐소드 회로로부터 전기적으로 절연되어 있는 분할기; (e) 금속 M1의 고형 로드(rod)와 금속 M1 과립의 고정 층(bed)으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함하는 캐소드 챔버; (f) 금속 M2를 포함하는 관형 하우징의 일부 또는 전부인 애노드, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 애노드 챔버를 포함한 분할된 전기화학 전지;
    금속 히드록사이드 M3OH를 포함하며, 캐소드 챔버와 애노드 챔버를 부분적으로 충전하는 전해질 수용액;
    캐소드 가스 유출구와 연결된 첫 번째 제어 밸브;
    애노드 가스 유출구와 연결된 두 번째 제어 밸브; 및
    물 유입구와 연결된 세 번째 제어 밸브를 포함하며,
    캐소드 및 애노드가 전해질 수용액에 부분적으로 또는 전체적으로 침지되는, 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 분할기가 전해질 수용액내로 부분적으로 또는 전체적으로 연장되어 애노드 가스와 캐소드 가스의 혼합을 방지하는 고형의 불투성 파티션(partition)인 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 분할기가 고형의 불투성 파티션과 다공성의 투과성 격막의 조합이고, 다공성의 투과성 격막의 기공 크기가 애노드 챔버와 캐소드 챔버에서 생성된 가스 기포보다 작아서 가스 기포들의 혼합을 방지하고; 분할기가 부분적으로 또는 전체적으로 전해질 수용액내로 연장되어 애노드 가스와 캐소드 가스의 혼합을 방지하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서, M1은 안티몬(Sb), 비소(As), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 또는 금속 합금이고; M2는 니켈, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 애노드 산소 생성을 위한 금속 또는 금속 합금이고; M3은 알칼리 및 알칼리토금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이며; 전해질 수용액중의 M3OH는 2중량% 내지 45중량%의 범위인 장치.
  5. 제 4항에 있어서, M3OH가 NaOH, KOH, LiOH, CsOH, NH4OH 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 분할된 전기화학 전지의 관형 하우징을 덮고 있는 열전달 재킷을 추가로 포함하고, 상기 열전달 재킷이 냉각 유체를 순환시키기 위한 유입구와 유출구를 포함하는 장치.
  7. (a) 일부 또는 전부가 금속 M2를 포함하는 관형 하우징; (b) 전기 절연 바닥부; (c) 캐소드 가스 유출구, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 전기 절연 상부 리드; (d) 분할된 전기화학 전지를 캐소드 챔버와 애노드 챔버로 분할하며 애노드 회로와 캐소드 회로로부터 전기적으로 절연되어 있는 분할기; (e) 금속 M1 의 고형 로드와 금속 M1 과립의 고정 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함하는 캐소드 챔버; (f) 금속 M2를 포함하는 관형 하우징의 일부 또는 전부인 애노드, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 애노드 챔버를 포함한 분할된 전기화학 전지에서 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법으로서,
    캐소드 챔버와 애노드 챔버에 금속 히드록사이드 M3OH를 포함한 전해질 액체 수용액을 제공하는데, 캐소드와 애노드가 부분적으로 또는 전체적으로 전해질 수용액에 침지되게 제공하는 단계;
    전력을 분할된 전기화학 전지에 공급하는 단계;
    캐소드 가스 유출구 및 애노드 가스 유출구에 연결된 제어 밸브를 사용함으로써 차압(differential pressure) ΔP=Pc-Pa(여기서, Pc는 캐소드 챔버에서의 압력이고 Pa는 애노드 챔버에서의 압력이다)를 조절하는 단계;
    차압 ΔP을 증가시키는 단계;
    캐소드 가스 유출구를 통해서 캐소드 챔버에서 생성된 가스를 하이드라이드 가스로서 방출시키는 단계;
    애노드 가스 유출구를 통해서 애노드 챔버에서 생성된 가스를 방출시키는 단계; 및
    제어 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서, M1은 안티몬(Sb), 비소(As), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 또는 금속 합금이고; M2는 니켈, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 애노드 산소 생성을 위한 금속 또는 금속 합금이고; M3은 알칼리 및 알칼리토금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이며; 전해질 수용액중의 M3OH는 2중량% 내지 45중량%의 범위인 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 전력이 100 내지 15,000 A/m2 범위의 일정한 전류 밀도 또는 2 내지 15볼트 범위의 일정한 전압 V로 공급되고; Pc 및 Pa가 50,000 내지 500,000 Pa의 범위이고; ΔP가 1 내지 10,000 Pa의 범위이고; 분할된 전기화학전지가 15℃ 내지 100℃ 범위의 온도에서 작동하고; 물이 애노드 챔버에 연속적으로 또는 배치 방식으로 첨가되는 방법.
  11. (a) 일부 또는 전부가 금속 니켈을 포함하는 관형 하우징; (b) 전기 절연 바닥부; (c) 캐소드 가스 유출구, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 전기 절연 상부 리드; (d) 분할된 전기화학 전지를 캐소드 챔버와 애노드 챔버로 분할하 며 애노드 회로와 캐소드 회로로부터 전기적으로 절연되어 있는 분할기; (e) 고형 로드 As와 금속 As 과립의 고정 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함하는 캐소드 챔버; (f) 금속 니켈을 포함하는 관형 하우징의 일부 또는 전부인 애노드, 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함하는 애노드 챔버를 포함한 분할된 전기화학 전지에서 비소 금속의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법으로서,
    캐소드 챔버와 애노드 챔버에 금속 히드록사이드 M3OH를 포함한 전해질 액체 수용액을 제공하되, 캐소드와 애노드가 부분적으로 또는 전체적으로 전해질 수용액에 침지되게 제공하는 단계;
    전력을 분할된 전기화학 전지에 공급하는 단계;
    캐소드 가스 유출구 및 애노드 가스 유출구에 연결된 제어 밸브를 사용함으로써 차압 ΔP=Pc-Pa(여기서, Pc는 캐소드 챔버에서의 압력이고 Pa는 애노드 챔버에서의 압력이다)를 조절하는 단계;
    차압 ΔP을 증가시키는 단계;
    캐소드 가스 유출구를 통해서 캐소드 챔버에서 생성된 가스를 하이드라이드 가스로서 방출시키는 단계;
    애노드 가스 유출구를 통해서 애노드 챔버에서 생성된 가스를 방출시키는 단계; 및
    제어 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 비소 금속의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서, M1은 안티몬(Sb), 비소(As), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 또는 금속 합금이고; M3은 알칼리 및 알칼리토금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이며; 전해질 수용액중의 M3OH는 2중량% 내지 45중량%의 범위인 방법.
  14. 제 13항에 있어서, M3OH가 NaOH, KOH, LiOH, CsOH, NH4OH 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 전력이 100 내지 15,000 A/m2 범위의 일정한 전류 밀도 또는 2 내지 15볼트 범위의 일정한 전압 V로 공급되고; Pc 및 Pa가 50,000 내지 500,000 Pa의 범위이고; ΔP가 1 내지 10,000 Pa의 범위이고; 분할된 전기화학전지가 15℃ 내지 100℃ 범위의 온도에서 작동하고; 물이 애노드 챔버에 연속적으로 또는 배치 방식으로 첨가되는 방법.
  16. (a) 금속 M2를 부분적으로 또는 전체적으로 포함하는 U-자형 관형 하우징으로서, 한 쪽이 캐소드 챔버를 형성하고, 다른 쪽이 애노드 챔버를 형성하며, 바닥부는 캐소드 챔버와 애노드 챔버를 연결하면서 캐소드 가스가 애노드 가스와 혼합되지 않게 하는 전기 절연체를 포함하도록 구성된 U-자형 관형 하우징; (b) 금속 M1의 고형 로드와 금속 M1 과립의 고정 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함한 전기 절연 상부 립을 포함하는 캐소드 챔버; (c) 금속 M2를 포함한 U-자형 관형 하우징의 다른 쪽인 애노드, 및 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함한 전기 절연 상부 립을 포함하는 애노드 챔버를 포함하는 분할된 전기화학 전지;
    금속 히드록사이드 M3OH를 포함하며, 캐소드 챔버와 애노드 챔버를 부분적으로 충전하는 전해질 수용액;
    캐소드 가스 유출구와 연결된 첫 번째 제어 밸브;
    애노드 가스 유출구와 연결된 두 번째 제어 밸브; 및
    물 유입구와 연결된 세 번째 제어 밸브를 포함하며,
    캐소드 및 애노드가 전해질 수용액에 침지되는, 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 16항에 있어서, 분할된 전기화학 전지의 관형 하우징을 덮고 있는 열교환 재킷을 추가로 포함하며, 열교환 재킷이 냉각 유체를 순환시키기 위한 유입구와 유출구를 포함하는 장치.
  20. 제 16항에 있어서, M1은 안티몬(Sb), 비소(As), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 또는 금속 합금이고; M2는 니켈, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 애노드 산소 생성을 위한 금속 또는 금속 합금이고; M3은 알칼리 및 알칼리토금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이며; 전해질 수용액중의 M3OH는 2중량% 내지 45중량%의 범위인 장치.
  21. 제 20항에 있어서, M3OH가 NaOH, KOH, LiOH, CsOH, NH4OH 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 장치.
  22. (a) 금속 M2를 부분적으로 또는 전체적으로 포함하는 U-자형 관형 하우징으로서, 한 쪽이 캐소드 챔버를 형성하고, 다른 쪽이 애노드 챔버를 형성하며, 바닥부는 캐소드 챔버와 애노드 챔버를 연결하면서 캐소드 가스가 애노드 가스와 혼합되지 않게 하는 전기 절연체를 포함하도록 구성된 U-자형 관형 하우징; (b) 금속 M1의 고형 로드와 금속 M1 과립의 고정 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 캐소드 및 캐소드 가스 유출구를 포함한 전기 절연 상부 립을 포함하는 캐소드 챔버; (c) 금속 M2를 포함한 U-자형 관형 하우징의 다른 쪽인 애노드, 및 애노드 가스 유출구 및 물 유입구를 포함한 전기 절연 상부 립을 포함하는 애노드 챔버를 포함하는 분할된 전기화학 전지에서 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법으로서,
    캐소드 챔버와 애노드 챔버에 금속 히드록사이드 M3OH를 포함한 전해질 액체 수용액을 제공하되, 캐소드와 애노드가 부분적으로 또는 전체적으로 전해질 수용액에 침지되게 제공하는 단계;
    전력을 분할된 전기화학 전지에 공급하는 단계;
    캐소드 가스 유출구 및 애노드 가스 유출구에 연결된 제어 밸브를 사용함으로써 차압 ΔP=Pc-Pa(여기서, Pc는 캐소드 챔버에서의 압력이고 Pa는 애노드 챔버에서의 압력이다)를 조절하는 단계;
    차압 ΔP을 증가시키는 단계;
    캐소드 가스 유출구를 통해서 캐소드 챔버에서 생성된 가스를 하이드라이드 가스로서 방출시키는 단계;
    애노드 가스 유출구를 통해서 애노드 챔버에서 생성된 가스를 방출시키는 단계; 및
    제어 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 금속 M1의 하이드라이드 가스를 생성시키는 방법.
  23. 삭제
  24. 제 22항에 있어서, M1은 안티몬(Sb), 비소(As), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 또는 금속 합금이고; M2는 니켈, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 애노드 산소 생성을 위한 금속 또는 금속 합금이고; M3은 알칼리 및 알칼리토금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이며; 전해질 수용액중의 M3OH는 2중량% 내지 45중량%의 범위인 방법.
  25. 제 22항에 있어서, 전력이 100 내지 15,000 A/m2 범위의 일정한 전류 밀도 또는 2 내지 15볼트 범위의 일정한 전압 V로 공급되고; Pc 및 Pa가 50,000 내지 500,000 Pa의 범위이고; ΔP가 1 내지 10,000 Pa의 범위이고; 분할된 전기화학전지가 15℃ 내지 100℃ 범위의 온도에서 작동하고; 물이 애노드 챔버에 연속적으로 또는 배치 방식으로 첨가되는 방법.
  26. 제 7항에 있어서, 분할기가 전해질 수용액내로 부분적으로 또는 전체적으로 연장되어 애노드 가스와 캐소드 가스의 혼합을 방지하는 고형의 불투성 파티션인 방법.
  27. 제 7항에 있어서, 분할기가 고형의 불투성 파티션과 다공성의 투과성 격막의 조합이고, 다공성의 투과성 격막의 기공 크기가 애노드 챔버와 캐소드 챔버에서 생성된 가스 기포보다 작아서 가스 기포들의 혼합을 방지하고; 분할기가 부분적으로 또는 전체적으로 전해질 수용액내로 연장되어 애노드 가스와 캐소드 가스의 혼합을 방지하는 방법.
  28. 제 11항에 있어서, 분할기가 전해질 수용액내로 부분적으로 또는 전체적으로 연장되어 애노드 가스와 캐소드 가스의 혼합을 방지하는 고형의 불투성 파티션인 방법.
  29. 제 11항에 있어서, 분할기가 고형의 불투성 파티션과 다공성의 투과성 격막의 조합이고, 다공성의 투과성 격막의 기공 크기가 애노드 챔버와 캐소드 챔버에서 생성된 가스 기포보다 작아서 가스 기포들의 혼합을 방지하고; 분할기가 부분적으로 또는 전체적으로 전해질 수용액내로 연장되어 애노드 가스와 캐소드 가스의 혼합을 방지하는 방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9909224B2 (en) * 2009-05-01 2018-03-06 Xergy Ltd Electrochemical compressor with reactant conduit
WO2011140322A1 (en) 2010-05-05 2011-11-10 Benham Roger A Pressure density differential device
US8361303B2 (en) * 2010-09-02 2013-01-29 Air Products And Chemicals, Inc. Electrodes for electrolytic germane process
US9873951B2 (en) 2012-09-14 2018-01-23 Avantium Knowledge Centre B.V. High pressure electrochemical cell and process for the electrochemical reduction of carbon dioxide
CN102903937B (zh) * 2012-10-24 2014-09-17 大连交通大学 U型液相反应器
CN103014746B (zh) * 2013-01-06 2015-06-03 东北电力大学 一种电解法制备液体高铁酸盐装置及其工艺
US8765518B1 (en) * 2013-03-12 2014-07-01 International Business Machines Corporation Chalcogenide solutions
US9528191B2 (en) * 2014-02-26 2016-12-27 Air Products And Chemicals, Inc. Electrolytic apparatus, system and method for the efficient production of nitrogen trifluoride
KR20190140028A (ko) * 2017-05-19 2019-12-18 쇼와 덴코 가부시키가이샤 전기 화학적으로 게르만을 제조하는 방법
DE112018004479T5 (de) * 2017-10-11 2020-12-31 Sabic Global Technologies B.V. Wasserspaltungssystem zur wasserstoff- und sauerstofftrennung in abwesenheit einer ionentauschermembran
CN111378979B (zh) * 2018-12-29 2022-03-15 紫石能源有限公司 砷纳米颗粒及其制备方法、电解制砷烷的系统和方法
NL1043221B1 (nl) * 2019-04-04 2020-10-08 V O F E R M Sieling En C J Kloet Inrichting en werkwijze voor het door middel van elektrolyse produceren van waterstof en voor het injecteren van de geproduceerde waterstof in een gasleiding.
JPWO2021132028A1 (ko) * 2019-12-27 2021-07-01
US20220074057A1 (en) * 2020-09-10 2022-03-10 Utica Leaseco, Llc Systems and methods for large scale gas generation

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4178224A (en) 1978-01-19 1979-12-11 Texas Instruments Incorporated Apparatus for generation and control of dopant and reactive gases
US5158656A (en) 1991-03-22 1992-10-27 Electron Transfer Technologies, Inc. Method and apparatus for the electrolytic preparation of group IV and V hydrides

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3078218A (en) * 1958-08-04 1963-02-19 Union Carbide Corp Hydrogenation of halogen compounds of elements of groups iii and iv of the periodic system
US3109791A (en) * 1960-07-27 1963-11-05 Hooker Chemical Corp Method of preparing phosphine
US3109793A (en) * 1960-07-27 1963-11-05 Hooker Chemical Corp Method of preparing phosphine
US3404076A (en) * 1965-04-15 1968-10-01 Shell Oil Co Electrolytic preparation of hydrides
US3755128A (en) * 1970-09-15 1973-08-28 Isotopes Inc Electrolysis system and method
US4374014A (en) * 1981-03-20 1983-02-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High pressure electrolytic oxygen generator
JPS63133464A (ja) * 1986-11-25 1988-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質型燃料電池
JP2686609B2 (ja) * 1987-07-27 1997-12-08 日本重化学工業株式会社 燃料電池
JPS6431352U (ko) 1987-08-17 1989-02-27
US5474659A (en) * 1989-04-18 1995-12-12 At&T Corp. Process and apparatus for generating precursor gases used in the manufacture of semiconductor devices
CA2010482C (en) * 1989-04-18 1998-08-25 Gardy Cadet Process for the fabrication of devices; utilizing electrochemically generated gases
FR2710043B1 (fr) * 1993-09-17 1995-10-13 Air Liquide Procédé et dispositif de génération d'arsine par voie électrolytique.
US5925232A (en) * 1995-12-06 1999-07-20 Electron Tranfer Technologies Method and apparatus for constant composition delivery of hydride gases for semiconductor processing
US6080297A (en) * 1996-12-06 2000-06-27 Electron Transfer Technologies, Inc. Method and apparatus for constant composition delivery of hydride gases for semiconductor processing
JP3637039B2 (ja) * 2002-07-26 2005-04-06 忠彦 水野 水素ガスの発生方法および水素ガス発生装置
JP4355790B2 (ja) * 2003-02-07 2009-11-04 Ｄｏｗａエコシステム株式会社 電解装置、及び電解処理方法
AU2004214963B2 (en) * 2003-02-21 2010-01-07 Avalence Llc Electrolyzer apparatus and method for hydrogen production
WO2004079050A1 (ja) * 2003-03-05 2004-09-16 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 有機化合物の水素化処理装置、および有機化合物の水素化処理方法
RU2230830C1 (ru) 2003-07-08 2004-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "ХОРСТ" Способ получения высокочистого гидрида германия (варианты)
US8021536B2 (en) * 2006-04-13 2011-09-20 Air Products And Chemical, Inc. Method and apparatus for achieving maximum yield in the electrolytic preparation of group IV and V hydrides
US8361303B2 (en) * 2010-09-02 2013-01-29 Air Products And Chemicals, Inc. Electrodes for electrolytic germane process

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4178224A (en) 1978-01-19 1979-12-11 Texas Instruments Incorporated Apparatus for generation and control of dopant and reactive gases
US5158656A (en) 1991-03-22 1992-10-27 Electron Transfer Technologies, Inc. Method and apparatus for the electrolytic preparation of group IV and V hydrides

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